农田灌溉综合管控的思路

针对吉木乃县输配水管网系统及管理要求,设立了县、乡两级管理。在县水利局设立“水务信息(调度)中心”,各乡镇水管所设立“监控站”。监控站与灌区现地控制单元采用GPRS无线通讯方式(即手机信号通讯方式)实现信号相互传输;“水务信息(调度)中心”与“监控站”通过互联网实现信息的相互传送。“监控站”将各个现地控制单元系统收集的现场信息进行整合和处理后,利用交互系统、计算机图形技术、图层数据以及远程监控系统提供的数据,实时监测输水管线的运行工艺流程、过程参数、设备状态,监视主要设备的运行状况和输水过程,实现整个输水过程的远程监测、监视与控制。并实现运行数据的分析,故障的报警以及报表的存储及打印。“水务信息(调度)中心”,通过计算机监控系统实现对各乡镇水管所“监控站”的集中监视和对灌区内主要机电设备运行状况的性状了解,构建统一的数据存储与管理平台,实现信息资源的整合与共享。

县、乡两级监控站主要功能

乡(镇)监控站主要功能乡(镇)“监控站”系统,具体负责本乡(镇)各灌溉区域系统的监控及灌溉用水的实际管理、控制、收费等工作。系统主要由控制系统、日常管理系统、安全管理报警系统组成。灌溉管理控制系统:各灌溉区域用水控制及调度,对各区域进行实时监测。具有水位、流量、水压监测,闸阀监视与启闭控制等功能。各监控项目在控制站均能实现运行性态提示。日常管理系统:具有各灌溉区域用水计划分配子系统,实际用水记录子系统,实际用水缴费子系统。各管理子系统具有记录、报表、打印、拷贝等功能。安全管理报警系统:具有各灌溉区域的管道、闸阀、监测仪器等设备运行异常报警功能,一旦报警,各主要设备要具有自动停机功能,并具有异常报警自动记录功能。农田灌溉监控调度工作图,县“水务信息(调度)中心”主要功能县“水务信息(调度)中心”,负责对各灌区监控站的运行管理进行监督;对各灌区监控站的数据进行统计分析、形成报表,为相关决策提供数据支持。系统主要由中心控制系统、日常管理系统、权限治理系统组成。中心控制系统:对各乡(镇)监控站用水控制及调度,对各乡(镇)监控站进行实时监控。具备对各站设备运行情况进行监控的功能。各监控项目,在中心站均能实现运行性态提示。日常管理系统:记录存储各“监控站”汇总至系统的所有重要数据(包括:运行数据、告警信息、安全及操纵员权限信息、操纵维护记录等),随时了解各灌区水资源配置情况,可以查询任意时刻及任意历史时段灌区的用水信息,并进行统计分析生成报表,提供管理部门和各个站点需要的报表,为管理部门的调度和决策提供可靠依据。权限治理系统:在权限治理中,可以对系统操纵用户进行权限治理。具有防止非本系统用户进侵本系统,不同级别的用户具有不同权限的操做权限。

各种控制系统的设计思路

整个输配水管网系统实现管控一体化。灌区管道的控制管理主要在于各种技术参数的监控和主要设备的运行控制,通过在各节点和在主要设备处设置嵌入计算机主板或智能仪表及相应的监控通讯设备组成现地控制单元。现地单元层通过GPRS无线通信与各乡(镇)监控站相连,实时上传管道运行的各种技术参数并接收监控站下达的各类指令,对相关设备进行控制。(1)水位监测,通过在管道沿线布设的各类水池设置的液位变送器,由液位变送器实时将水池水位的信号发给传输设备,传送到乡(镇)监控站,由乡(镇)监控站根据设定的程序自动开启、调节进水阀,调节水池的水位,使水池水位保持在设定的水位高度。当发生爆管、大量漏水等事故,水池水位或压力突然下降时,设在监控站的设备自动报警,进行事故紧急处理,根据工程预案关闭进、出水阀。(2)水压监测,通过设在各节点处的水压监测仪可以及时发现管线内是否出现负压、超压等现象。出现负压时,管中水流会产生气体释放,引发气蚀、断流水锤或管道长期积气运行,不仅影响管道运行安全,而且还可能造成管道供水能力达不到设计要求。超压时如果没有及时发现处理,则会出现破坏管道引发爆管等事故。通讯设备可及时将水压数据上传到服务器进行处理。(3)流量监测,通过流量计可以准确了解灌区灌溉所用水量,及时、准确地统计分析水利用系数、单位用水量所产生的经济效益,并记录保存所有流量数据。为灌区根据当年水库所蓄水量确定适宜的农业种植结构及农业种植面积提供可靠依据。(4)闸阀监控:整个系统要以“无人值班,少人值守”为设计原则。各主干管道沿线按需要配置减压阀、截止阀、分水阀、放空阀、检修阀、排气阀等。各种阀门的开启关闭动作信号均设有反馈,并在各管理系统显示其设备运行状态。各乡(镇)监控站使用工业控制计算机,实现对各管道沿线闸阀运行状况的集中监视和发送遥控指令,进行控制。

意义及前景

(1)农田灌溉综合管理自动化、信息化的实现,可以准确掌握了解各灌溉区域的用水量,对水利用系数、用水总量、单位用水量所产生的经济效益得到及时、准确的统计分析,为实现各灌溉区域用水量的合理配置提供依据。农田灌溉综合管理自动化、信息化的实现为当地有限的水资源充分利用提供了可靠的技术支撑,避免了盲目、粗放的供水模式。合理的供用水模式,可以充分保障当地农民在丰、枯水年均能有较好的农业收获,对稳边富民、促进当地经济有着较为积极的现实意义。(2)在对已有的高效节水灌溉设施进行系统升级改造后,可在田间增设土壤墒情监测,用最适宜的灌溉水量保证作物生长,进而获得最大限度的作物产量。最终可达到田间作物种植区从感应墒情到自动灌溉、自动配水、自动输水,这一系列田间灌溉过程均可在监控站自动完成,由此可有效降低人工劳动强度,提高农业生产效率。(3)本文着重对吉木乃县农田灌溉输配水管网自动化管理进行了探讨,如要实现农田灌溉综合管理自动化所要设想的目标,还需对田间灌溉综合管理现状进行深入的调查了解,并做进一步的研究探讨,提出相应的解决方案,将吉木乃县农田灌溉综合管理自动化系统建设成为与当前科技水平相适应的自动化管理系统。

作者：高建新 单位：新疆水利水电科学研究院